Nové nanočasticové vakcíny sú sľubné proti niekoľkým smrtiacim filovírusom

Nové nanočasticové vakcíny sú sľubné proti niekoľkým smrtiacim filovírusom

Filovírusy dostali svoj názov z latinského slova „filum“, čo znamená „niť“, čo je odkaz na ich dlhý, niťovitý tvar. Táto rodina vírusov obsahuje niektoré z najnebezpečnejších patogénov známych vede, vrátane vírusov Ebola, Sudan, Bundibugyo a Marburg. Jedným z dôvodov, prečo sú tieto vírusy stále také smrteľné, je nestabilita ich povrchových proteínov, čo sťažuje nášmu imunitnému systému ich rozpoznať a výskumníkom je ťažké bojovať proti nim pomocou liečby alebo vakcín.

No, aKomunikácia prírodyŠtúdia (aktuálne publikovaný článok) vedcov zo Scripps Research, publikovaná 12. decembra 2025, opisuje nových kandidátov na vakcínu určených na ochranu pred viacerými kmeňmi filovírusu. Tieto vakcíny zobrazujú povrchové proteíny filovírusu na upravených samozostavujúcich sa proteínových nanočasticiach (SApNP), čo pomáha imunitnému systému lepšie rozpoznať vírus a reagovať naň. V štúdiách na myšiach nanočastice spustili silné protilátkové reakcie na niekoľko filovírusov, čo ukazuje sľubnú cestu k širšej a efektívnejšej ochrane tejto nebezpečnej rodiny vírusov.

Filovírusy vyžadujú lepšie riešenia – epidémie boli zničujúce a viedli k extrémne vysokej úmrtnosti. V poslednom desaťročí som použil svoje fyzikálne pozadie na zvládnutie proteínového dizajnu. Mojím cieľom je vyvinúť univerzálny návrhový plán pre každú veľkú rodinu vírusov, aby sme v prípade nového prepuknutia už mali stratégiu pripravenú na použitie.“

Jiang Zhu, hlavný autor, profesor na Katedre integratívnej štrukturálnej a výpočtovej biológie, Scripps Research

Snaha o vakcínu novej generácie Zhu sa zameriava na vírusové povrchové glykoproteíny - proteíny, ktoré vírusy používajú na vstup do buniek a na ktoré sa musí zamerať imunitný systém, aby sa ochránil. Jeho tím používa prístup nazývaný „racionálny dizajn založený na štruktúre“, ktorý skúma tieto glykoproteíny do najmenších detailov, vytvára stabilné, dobre formované verzie a prenáša ich na proteínové guľôčky v tvare vírusu – SAPNP – ktoré spoľahlivo spúšťajú silné imunitné reakcie.

Tím už aplikoval túto očkovaciu platformu na vírusy ako HIV-1, hepatitída C, RSV, hMPV a chrípka. Ďalšou veľkou výzvou boli filovírusy.

Filovírusy ako Ebola vírus (EBOV) a Marburg vírus (MARV) môžu spôsobiť vírusovú hemoragickú horúčku s úmrtnosťou až 90 %. Počas epidémie eboly v západnej Afrike v rokoch 2013-2016 zomrelo viac ako 11 000 ľudí a viac ako 28 000 sa nakazilo. Hoci boli proti ebole schválené dve vakcíny, žiadna vakcína neposkytuje komplexnú ochranu proti celej rodine filovírusov.

Je to čiastočne spôsobené povrchovými glykoproteínmi filovírusu. Tieto proteíny sú vo svojej podstate nestabilné a ich zraniteľné oblasti – epitopy – sú skryté pod hrubou vrstvou glykánov, ktoré tvoria molekulárny „neviditeľný plášť“. V stave pred fúziou (pred vstupom vírusu do bunky) táto ochrana sťažuje imunitným bunkám rozpoznanie vírusu. Akonáhle sa vírus spojí s bunkou, glykoproteín sa poskladá späť do postfúznej formy, čo ďalej komplikuje imunitnú obranu.

V roku 2021 sa tím Zhu zaoberal týmto problémom v štúdii publikovanej v rKomunikácia prírodykde podrobne zmapovali štruktúru glykoproteínu Ebola a vyvinuli stratégiu na jeho stabilizáciu. Odstránením segmentov bohatých na mucín vytvorili čistejšiu a dostupnejšiu verziu proteínu – takú, ktorú imunitný systém ľahšie rozpoznal a dokázal generovať silnejšie a užitočnejšie protilátkové reakcie.

„Po vyriešení problému eboly v roku 2021 táto nová práca posúva túto teóriu ďalej a aplikuje ju na ďalšie druhy filovírusov,“ vysvetľuje Zhu.

V novej štúdii výskumníci prepracovali filovírusové glykoproteíny tak, aby zostali fixované vo svojom predfúznom tvare - tvare, ktorý imunitný systém potrebuje rozpoznať a reagovať naň. Tieto prepracované proteíny sa potom umiestnili na platformu SAPNP Zhu, čím sa vytvorili sférické častice podobné vírusu potiahnuté mnohými kópiami vírusových antigénov. Biochemické a štrukturálne testy potvrdili, že častice boli správne zostavené a proteíny vyzerali tak, ako boli zamýšľané.

Pri testovaní na myšiach tieto nanočasticové vakcíny vyvolali silné imunitné reakcie vrátane protilátok, ktoré dokázali rozpoznať a neutralizovať niekoľko rôznych filovírusov. Dodatočné zmeny cukrov na povrchu proteínu odhalili ďalšie zachované zraniteľnosti, čo naznačuje, že tento prístup by v konečnom dôsledku mohol podporiť komplexnejšiu, potenciálne univerzálnu vakcínu proti tejto nebezpečnej rodine vírusov.

Na základe týchto výsledkov tím Zhu rozširuje túto štruktúru riadenú stratégiu založenú na nanočasticiach na ďalšie vysoko rizikové patogény, vrátane vírusu Lassa a vírusu Nipah. Tiež skúmajú nové metódy na oslabenie alebo obídenie ochranného štítu mucínu, aby mal imunitný systém ešte lepší prístup ku kritickým vírusovým cieľom.

"Mnoho faktorov ovplyvňuje, ako imunitný systém rozpozná vírus a zareaguje," dodáva Zhu. "Zachytenie antigénu v jeho prefúznej forme vás môže dostať na 60 % cesty. Ale mnohé vírusy - vrátane HIV a filovírusov - sú obklopené hustým glykánovým štítom. Ak imunitný systém nedokáže cez túto ochranu vidieť, ani najlepšie navrhnutá vakcína neposkytne úplnú ochranu. Prekonanie tohto 'plášťa neviditeľnosti' je jedným z našich ďalších veľkých cieľov."

Okrem Zhu, autori štúdie „Racionálny návrh filovírusových vakcín novej generácie kombinujúci stabilizáciu glykoproteínu a zobrazovanie nanočastíc s modifikáciou glykánu“, zahŕňajú Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Heyrip I. a Wilson z Linlinga; Maddy Newby, Joel Allen a Max Crispin z University of Southampton; a Keegan Braz Gomes z Uvax Bio.

Štúdiu podporili Uvax Bio, LLC a National Institutes of Health. Uvax Bio, vedľajšia spoločnosť zaoberajúca sa vakcínami zo Scripps Research, využíva patentovanú platformovú technológiu vynájdenú v laboratóriu Zhu na vývoj a komercializáciu profylaktických vakcín proti rôznym infekčným chorobám.

Zdroje: